专利名称：沥青类碳纤维、毡以及含有它们的树脂成型体的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及纤维径不同的浙青类碳短纤维的混合物、含有浙青类碳短纤维的碳纤 维毡(7 7卜)、含有它们的强化树脂成型体以及该成型体的用途。
背景技术：
高性能的碳纤维可以分为以聚丙烯腈(PAN)为原料的PAN类碳纤维、和一系列以 浙青类为原料的浙青类碳纤维。而且，利用碳纤维的强度、弹性模量比通常的合成高分子明 显高的特征，将其广泛用于航空、宇宙用途；建筑、土木用途；运动、休闲用途等中。近年，以节能为代表的有效使用能源的方法受到关注，另一方面，由于高速化的 CPU或电子电路的焦耳热所导致的放热成为问题。为了解决这些问题，必须实现有效地处理 热的所谓热管理。碳纤维虽然一般与通常的合成高分子相比，热传导率高，但是需要对进一步提高 热传导进行研究。市售的PAN类碳纤维的热传导率通常小于200W/(m*K)。与此相对，浙青 类碳纤维一般比PAN类碳纤维易达成高热传导率。但是，实际上为了使碳纤维发挥作为热传导材料的作用，必须提高制成成型体时 的热传导度。为了使热传导在三维上各向同性，主要发挥热传导作用的填充物必须在三维 上形成网络。例如，对于尺寸一致的球体填充物，虽然成型体中的填充物的网络依赖于分散 状态，但是均一分散时，形成渗漏(percolation)行为。因此，为了得到充分的热传导性、导 电性，填充物的添加量必须为一定以上。但是，再形成成型体的方法中，经常难以以一定以 上的浓度分散介质和填充物。此外，将迄今所使用的纤维制成织物状、与基质复合得到的复 合材料，虽然面内的热传导率提高，但是由于不能充分地形成碳纤维的网络，厚度方向的热 传导不好。基于该背景，有许多欲彻底地改善热传导率的尝试。日本特开平5-17593号公报 中公开了使石墨粉末和热固性树脂含浸于在一方向上并丝的碳纤维而得到的机械强度高 的热传导性成型品。此外，日本特开平2-242919号公报中公开了通过提高碳纤维的物性， 提高热传导度等物性，但是对于成型体的热物性的明确的性能提高还不清楚。如上所述，从碳纤维的高热传导率化方面考虑的开发正在进行。但是必须从热管 理方面考虑，提高作为成型体的热传导性。因此，强烈期待可以对具有适当的热传导率的碳 短纤维进行控制使其在成型体中表现出最佳的热传导，或具有适当的热传导率、进一步可 以提高成型体中的碳纤维含量的碳纤维强化材料；以及三维热传导性得到提高、机械特性 优异的碳纤维强化复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供浙青类碳短纤维混合物，该浙青类碳短纤维混合物可以以 高填充率分散于成型体中，可以提供热传导率高的成型体。本发明的其它的目的在于提供浙青类碳纤维毡，其可以以高填充率分散于成型体 中，可以提供热传导率高的成型体。本发明进一步的其它的目的在于提供含有上述浙青类碳短纤维混合物或浙青类 碳纤维毡的碳纤维强化树脂成型体。本发明进一步的其它的目的在于提供上述碳纤维强化树脂成型体在电子元件用 散热体或热交换器中的应用。本发明进一步的其它的目的和优点由下述说明可知。根据本发明，本发明的上述目的和优点第1通过浙青类碳短纤维混合物达成，其 特征在于，含有第1浙青类碳短纤维和第2浙青类碳短纤维的混合物；并且第1浙青类碳纤 维与第2浙青类碳纤维的重量比为1 99 99 1，其中，所述第1浙青类碳短纤维的平均纤维径为5 μ m以上且小于10 μ m,纤维径分散度 与平均纤维径的比为0. 05 0. 2，且纤维长为20 6000 μ m ；所述第2浙青类碳短纤维的平均纤维径为10 μ m 20 μ m，纤维径分散度与平均纤 维径的比为0. 05 0. 2，且纤维长为20 6000 μ m。根据本发明，本发明的上述目的和优点第2通过含有浙青类碳短纤维的碳纤维毡 达成，该碳纤维毡的特征在于含有浙青类碳纤维毡和浙青类碳短纤维，所述浙青类碳短纤 维的平均纤维径为1 20 μ m、纤维径分散度与平均纤维径的比为0. 05 0. 20，且纤维长 为20 6000 μ m ；上述浙青类碳短纤维分散在上述浙青类碳纤维毡的空隙中，且上述浙青 类碳纤维毡与上述浙青类碳短纤维的重量比为30 70 95 5。根据本发明，本发明的上述目的和优点，第3通过碳纤维强化树脂成型体达成，所 述碳纤维强化树脂成型体的特征在于，含有本发明的上述浙青类碳短纤维混合物和基质树 脂，且相对于两者的合计，该浙青类碳短纤维混合物占3 60容积％。根据本发明，本发明的上述目的和优点，第4通过具有上述碳纤维强化树脂成型 体的电子元件散热板或热交换器达成。
具体实施例方式首先对本发明的浙青类碳短纤维混合物中所使用的浙青类碳纤维进行说明。作为 该浙青类碳短纤维，优选以萘、菲等稠合多环烃化合物、石油类浙青或煤类浙青等稠合杂环 化合物等为原料的浙青类碳短纤维。其中，优选萘、菲等稠合多环烃化合物，特别优选光学 各向异性浙青，即中间相浙青。它们可以单独使用1种，也可以将2种以上适当组合使用， 但是从提高碳短纤维的热传导性方面考虑，特别优选单独使用中间相浙青。原料浙青的软化点可以通过乂卜，一法求得，优选为250°C 350°C。若软化点低 于250°C则进行不熔化时产生纤维之间的熔融粘着或大的热收缩。此外，若高于350°C则产 生浙青的热分解，难以形成丝状。原料浙青通过熔喷法纺丝，然后通过不熔化、烧成、缩绒、筛分、石墨化形成浙青类 碳短纤维填充物。下文对各步骤进行说明。
对作为浙青类碳短纤维的原料的浙青纤维的纺丝喷嘴的形状不特别限定，但是优 选使用喷嘴孔的长度和孔径之比小于3的喷嘴、进一步优选小于1. 5的喷嘴。对纺丝时喷 嘴的温度也不特别限定，若为可以维持稳定的纺丝状态的温度，即纺丝浙青的粘度为2 80Pa · S、优选为5 30Pa · S的温度即可。对于由喷嘴孔出丝的浙青纤维，例如通过在细化点(細化点)附近喷加热至100 350°C的每分钟100 10000m的线速度的气体制成短纤维。作为所喷的气体，例如可以使 用空气、氮、氩，但是从性价比方面考虑，优选空气。浙青纤维被捕集于金属丝网带上，形成连续的毡状，进一步通过交叉铺网形成一 定的单位面积重量的网。用公知的方法对如此得到的由浙青纤维形成的网进行不熔化，在700 900°C下 进行烧成。不熔化例如使用空气或将臭氧、二氧化氮、氮、氧、碘、溴添加于空气中而形成的 气体在200 350°C进行。若考虑到安全性、便利性则优选在空气中实施。此外，在真空中 或氮、氩、氪等惰性气体中对不熔化了的浙青纤维进行烧成。优选在常压下、成本低的氮中 实施。为了使实施至烧成的由浙青纤维形成的网进一步短纤维化，实施缩绒、筛分。缩绒 中例如可以使用Ε々卜U — $ >、喷射磨、高速旋转磨等粉碎机、切断机等。为了效率较好 地进行缩绒，通过使安装有刀片的转子高速旋转，沿相对于纤维轴成直角的方向将纤维切 段的方法是适当的。通过缩绒产生的碳纤维的平均长度可以通过调整转子的旋转速度、刀 片的角度等进行控制。进一步地，通过筛优选分成20 6000 μ m、更优选20 1000 μ m、进 一步优选50 500 μ m的长度。该尺寸的调整可以通过组合筛眼的粗度来达成。对于本发明中所使用的浙青类碳短纤维，将完成上述筛分的实施至烧成的浙青纤 维加热至2300 3500°C进行石墨化。石墨化在非氧化性氛围气中实施。下面说明本发明中所使用的浙青类碳短纤维的形状。浙青类碳短纤维的长度虽然 由上述筛分决定，但是纤维径和纤维径的分散基本上仅由纺丝步骤决定。而且，浙青类碳短 纤维的纤维径比纺丝时的原丝的纤维径小1 2μπι。另一方面，纤维径分散度与平均纤维 径的比CV由下式定义，直接反映由熔喷法制造的原丝的值。
权利要求
含有沥青类碳短纤维的碳纤维毡，其特征在于，含有沥青类碳纤维毡和沥青类碳短纤维，所述沥青类碳短纤维的平均纤维径为1～20μm、纤维径分散度与平均纤维径的比为0.05～0.20、且纤维长为20～6000μm；所述沥青类碳短纤维分散在所述沥青类碳纤维毡的空隙中，且所述沥青类碳纤维毡与所述沥青类碳短纤维的重量比为30∶70～95∶5。
2.如权利要求1所述的碳纤维毡，其中，浙青类碳纤维毡为构成其的碳纤维在规定的 空间中于三维方向上随机分布形成的。
3.如权利要求1或2所述的碳纤维毡，其中，构成浙青类碳纤维毡的碳纤维的微晶六角 网面方向的尺寸为5nm以上。
4.如权利要求1或2所述的碳纤维毡，其中，构成浙青类碳纤维毡的碳纤维的平均纤维 径为1 20 μ m，并且纤维径分散度与平均纤维径的比为0. 05 0. 2。
5.如权利要求3所述的碳纤维毡，其中，构成浙青类碳纤维毡的碳纤维的平均纤维径 为1 20 μ m，并且纤维径分散度与平均纤维径的比为0. 05 0. 2。
6.如权利要求1所述的碳纤维毡，其中，构成浙青类碳纤维毡的碳纤维和浙青类碳短 纤维都具有1. 5 2. 5g/cc的真密度。
7.如权利要求1所述的碳纤维毡，其中，构成浙青类碳纤维毡的碳纤维和浙青类碳短 纤维都具有200W/m · K以上的下式(1)所表示的热传导率，K = 1272. 4/ER-49. 4 (1)其中，K表示碳纤维的热传导率W/ (m · K)，ER表示碳纤维的电阻率μ Ω m。
全文摘要
将纤维径分散度与平均纤维径之比为0.05～0.2、且纤维长为20～6000μm的沥青类碳短纤维中的平均纤维径为5μm以上且小于10μm的第1沥青类碳短纤维和平均纤维径为10μm～20μm的第2沥青类碳短纤维混合，或者将平均纤维径为1μm～20μm的混合在沥青类碳纤维毡中，提供在基质树脂中的分散性和分散比例提高、热传导性和机械特性优异的碳纤维强化材料。
文档编号D06C7/00GK101935919SQ20101024878
公开日2011年1月5日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年4月18日
发明者伴哲夫, 原宽, 平田滋己 申请人:帝人株式会社